Aké sú kritické požiadavky na zváranie rúr Incoloy 832 oproti rúram Incoloy 890?

1. Otázka: Aké sú základné rozdiely v zložení a vlastnostiach medzi fajkami Incoloy 832 a Incoloy 890?

A:Incoloy 832 a Incoloy 890 sú vysoko-výkonné austenitické zliatiny určené pre-vysokoteplotné sulfidizačné a oxidačné prostredia, líšia sa však obsahom chrómu, kremíka a niklu, čo ovplyvňuje ich výkon.

Incoloy 832 (UNS N08832)je austenitická zliatina s vysokým -chrómom, kremíkom{1}}, ktorá bola vyvinutá špeciálne pre náročné sulfidizačné prostredia. Jeho nominálne zloženie je 30 – 35 % niklu, 26 – 30 % chrómu, 0,5 – 1,5 % molybdénu, 1,5 – 2,5 % kremíka, 0,5 – 1,0 % mangánu, 0,02 – 0,06 % uhlíka a zvyšok železa. Kľúčovými rozlišovacími znakmi sú veľmi vysoký obsah chrómu (26–30 %, vyšší ako u Incoloy 890 o 25–28 %) a zvýšený obsah kremíka (1,5–2,5 %, výrazne vyšší ako u 890 o 0,3–0,8 %). Táto kombinácia poskytuje výnimočnú odolnosť voči sulfidácii (útoku síry) pri vysokých teplotách. Vysoký obsah kremíka podporuje tvorbu ochrannej podvrstvy oxidu kremičitého (SiO₂) pod vrstvou oxidu chrómu/sulfidu. Incoloy 832 je tuhý-roztok spevnený bez zámerných zrážačiek{32}}tvrdiacich prísad. Typická medza klzu je 30–45 ksi (207–310 MPa) pri izbovej teplote, s užitočnou pevnosťou pri tečení až do približne 1800 stupňov F (982 stupňov).

Incoloy 890 (UNS N08890)je zliatina železa-niklu-chrómu navrhnutá aj pre-vysokoteplotné sulfidizačné a oxidačné prostredia. Jeho nominálne zloženie je 32 – 35 % niklu, 25 – 28 % chrómu, 0,5 – 1,5 % molybdénu, 0,3 – 0,8 % kremíka, 0,5 – 1,0 % mangánu, 0,02 – 0,06 % uhlíka a zvyšok železa. V porovnaní s Incoloy 832 má Incoloy 890 o niečo nižší obsah chrómu (25–28 % vs.. 26–30 %) a výrazne nižší obsah kremíka (0,3–0,8 % vs. Nižší obsah kremíka uľahčuje výrobu a zváranie Incoloy 890, pretože vysoké hladiny kremíka môžu podporovať tvorbu krehkej sigma fázy a znižovať zvárateľnosť. Nižší obsah kremíka však znamená aj o niečo nižšiu odolnosť voči sulfidácii v najagresívnejších prostrediach. Incoloy 890 je tiež tuhý -roztok spevnený s typickou medzou klzu 30 – 45 ksi (207 – 310 MPa).

Metalurgické dôsledky:Incoloy 832 ponúka vynikajúcu odolnosť voči sulfidácii vďaka vyššiemu obsahu chrómu a kremíka, ale za cenu zníženej zvárateľnosti a potenciálu tvorby krehkej fázy pri dlhodobom-vystavení vysokým-teplotám. Incoloy 890 ponúka rovnováhu dobrej odolnosti voči sulfidácii, vynikajúcej odolnosti voči oxidácii a lepšej spracovateľnosti. Pre najtvrdšie sulfidizačné prostredia (napr. ohrievače ropy s vysokým -sírou, kotly na uhlie-s horákmi s nízkym-NOx) sa uprednostňuje Incoloy 832. Pre všeobecnú službu ohrievača rafinérie, kde je sulfidácia mierna a zvárateľnosť je dôležitá, sa často vyberá Incoloy 890.

Výber medzi nimi:Ak žiadosť zahŕňaextreme sulfidation with high sulfur content (>3 % paliva) a teploty nad 1600 stupňov F (871 stupňov), vyberte Incoloy 832. Ak aplikácia zahŕňastredná až silná sulfidácia s dobrými požiadavkami na spracovateľnosť, vyberte Incoloy 890.

---

2. Otázka: Aké priemyselné normy a špecifikácie upravujú bezšvíkové rúry Incoloy 832 a Incoloy 890?

A:Na tieto dve zliatiny sa vzťahujú podobné rámce špecifikácií, ale Incoloy 832 je menej štandardizovaný a často si vyžaduje špecifické špecifikácie- kupujúceho.

Pre bezšvíkové rúry Incoloy 832:

Neexistuje žiadna špecializovaná špecifikácia potrubia ASTM.Incoloy 832 je proprietárna alebo polo{1}}štandardná trieda. Potrubie sa zvyčajne vyrába podľa špecifikácií vyvinutých kupujúcim-, ktoré odkazujú na ASTM B407 (pre zliatiny niklu-železa-chrómu) s dodatočnými požiadavkami na chémiu (vyšší Cr a Si) a vlastnosti pri zvýšených-teplotách.

ASTM B407 / ASME SB407– Používa sa ako základná špecifikácia, s chémiou upravenou tak, aby spĺňala požiadavky Incoloy 832.

Prípad ASME Code– Pre podobné-zliatiny s vysokým obsahom kremíka existujú niektoré kódové puzdrá; nákupcovia by sa mali poradiť s výrobným závodom o dodržiavaní kódexu.

API 938-C– American Petroleum Institute odporúčaný postup pre odolnosť voči sulfidácii, ktorý zahŕňa pokyny pre zliatiny ako Incoloy 832.

Pre bezšvíkové rúry Incoloy 890:

ASTM B407 / ASME SB407– Štandardná špecifikácia pre bezšvíkové rúry z niklu-železa-chrómovej zliatiny. Toto je primárna špecifikácia pre UNS N08890.

ASTM B163 / ASME SB163– Bezšvíkové rúrky kondenzátora a výmenníka tepla, ktoré sa často používajú pri 890 rúrkach vo vysokoteplotných výmenníkoch tepla.

Puzdro ASME Code 2588– Umožňuje použitie Incoloy 890 (UNS N08890) v konštrukcii kotla a tlakovej nádoby ASME pre prevádzku až do 1800 stupňov F (982 stupňov) v sulfidizačnom prostredí.

API 938-C– Poskytuje návod na použitie Incoloy 890 a podobných zliatin pre komponenty rafinérskych ohrievačov.

Úvahy o obstarávaní:Bezšvíková rúra Incoloy 832 je špeciálny produkt s veľmi obmedzenými zdrojmi mlynov. Nákupcovia by mali počítať s predĺženými dodacími lehotami (16–24 týždňov) a mali by úzko spolupracovať s výrobňou na stanovení špecifikácie obstarávania. Chemická analýza musí potvrdiť obsah kremíka (1,5 – 2,5 %) a obsah chrómu (26 – 30 %). Incoloy 890 je komerčnejšie dostupný, aj keď stále ide o špeciálnu triedu s dodacími lehotami 12–20 týždňov. Pre obe zliatiny môže byť v kritických aplikáciách vyžadované{14}}testovanie pevnosti v ťahu a tečenia pri zvýšenej teplote.

---

3. Otázka: Prečo je bezšvíková rúra Incoloy 832 preferovaná pre extrémne sulfidizačné prostredia v rafinériách a elektrárňach?

A:Bezšvíkové rúry Incoloy 832 si získali uznanie pre najtvrdšie sulfidizačné prostredia, kde dokonca aj nehrdzavejúca oceľ Incoloy 890 a 310H vykazuje neprijateľnú mieru korózie. Tri špecifické vlastnosti vysvetľujú jeho nadradenosť.

Po prvé, výnimočná odolnosť voči sulfidácii vďaka vysokému obsahu chrómu a kremíka.Sulfidácia je forma vysokoteplotnej{0} korózie, pri ktorej síra reaguje s kovom za vzniku sulfidov s nízkou -topením-. Kľúčom k odolnosti je vytvorenie ochranného, ​​pomaly{4}}rastúceho sulfidového alebo oxidového povlaku. Incoloy 832 obsahuje 26 – 30 % chrómu (oproti . 25 – 28 % pre 890 a 24 – 26 % pre 310H) a 1,5 – 2,5 % kremíka (oproti . 0.3 – 0,8 % pre 890). Vysoký obsah chrómu podporuje tvorbu sulfidových/oxidových povlakov-bohatých na chróm. Vysoký obsah kremíka podporuje tvorbu súvislej podvrstvy amorfného oxidu kremičitého (SiO₂) pod vrstvou chrómu. Táto vrstva oxidu kremičitého je výnimočne stabilná a pôsobí ako difúzna bariéra proti síre. V laboratórnych testoch simulujúcich podmienky ohrevu rafinérie (1 400 – 1 600 stupňov F / 760 – 871 stupňov, 2 – 4 % síry v palive) vykazuje Incoloy 832 rýchlosť sulfidácie 0,001 – 0,003 palca za rok (ipy), v porovnaní s 0,005 – 0,010 ipy pre 0890 a 0,5 Incoloy. 310H.

Po druhé, odolnosť voči sulfidácii aj oxidácii.Mnohé zliatiny odolné voči sulfidácii- (napr. zliatiny s veľmi vysokým obsahom kremíka) môžu byť náchylné na oxidáciu v prostrediach, ktoré sa pohybujú medzi redukčnými (sulfidizačnými) a oxidačnými podmienkami. Vysoký obsah chrómu (26–30 %) Incoloy 832 poskytuje vynikajúcu odolnosť proti oxidácii a vytvára ochrannú vrstvu Cr2O3, keď sa prostredie stáva oxidačným. Táto dvojitá schopnosť je kritická v rafinérskych ohrievačoch, kde dopad plameňa, prenikanie vzduchu alebo poruchy procesu môžu spôsobiť kolísanie atmosféry. Zliatina si zachováva ochranu za oboch podmienok.

Po tretie, dobrá pevnosť pri tečení pri zvýšených teplotách.Hoci nejde o precipitačnú-zliatinu, Incoloy 832 dosahuje užitočnú pevnosť pri tečení prostredníctvom spevnenia tuhým roztokom z chrómu, kremíka a molybdénu. Pevnosť pri pretrhnutí 100 000-hodín pri 1600 stupňoch F (871 stupňov) je približne 1,5 – 2,5 ksi (10 – 17 MPa), porovnateľná s 310H a je dostatočná pre väčšinu aplikácií rúrových ohrievačov v rafinériách, kde je namáhanie obruče relatívne nízke (zvyčajne 0,5 – 1,5 ksi).

Porovnávacie režimy zlyhania:V rúre ohrievača ropy spracovávajúcej 3,5% surovú síru pri teplote 1550 stupňov F (843 stupňov) s vnútorným tlakom 500 psig:

Nerezová oceľ 310H: rýchlosť sulfidácie 0,030 ipy, životnosť trubice približne 3–4 roky

Incoloy 890: rýchlosť sulfidácie 0,008 ipy, životnosť trubice približne 10–12 rokov

Incoloy 832: rýchlosť sulfidácie 0,002 ipy, životnosť trubice presahujúca 20 rokov

Typické aplikácie:Ohrievacie rúrky rafinérskej surovej (vysoko{0}}sírová surová služba), ohrievacie rúrky s oneskoreným koksovaním, vákuové ohrievacie rúrky, rúrky prehrievača a medziohrievača kotla-na spaľovanie uhlia (horáky s nízkym -NOx vytvárajú sulfidizačné podmienky), komponenty kotlov na regeneráciu čierneho lúhu v celulózkach a odpadové rúrky z gumových kotlov s vysokým obsahom síry (hmoty).

---

4. Otázka: Prečo sa bezšvíková rúra Incoloy 890 často vyberá pred-možnosťami z vyššej zliatiny pre službu ohrievača rafinérie?

A:Bezšvové rúry Incoloy 890 zaujímajú „sladké miesto“ v aplikáciách rafinérskych ohrievačov-ponúkajú výrazne lepšiu odolnosť voči sulfidácii ako štandardná nehrdzavejúca oceľ 310H a zároveň poskytujú lepšiu spracovateľnosť a nižšiu cenu ako vyššie-zliatiny kremíka, ako je Incoloy 832. Jeho rozšírené prijatie vysvetľujú tri faktory.

Po prvé, optimalizovaná rovnováha odolnosti voči sulfidácii a spracovateľnosti.Incoloy 890 s 25–28 % chrómu a 0,3–0,8 % kremíka poskytuje značnú odolnosť voči sulfidácii v porovnaní s 310H (typicky 24–26 % Cr, 0,3–0,5 % Si). Zlepšenie je významné{11}}zvyčajne o 50 – 70 % zníženie miery sulfidácie. Obsah kremíka sa však udržiava pod 1 %, aby sa predišlo ťažkostiam pri zváraní a výrobe spojeným so zliatinami s vysokým{16}}kremíkom. Zliatiny s vysokým-kremíkom (nad 1,5 % Si) môžu počas zvárania alebo{20}}dlhodobej prevádzky vytvárať krehkú sigma fázu a sú náchylnejšie na praskanie za tepla. Incoloy 890 je možné zvárať pomocou štandardných postupov s prídavným kovom ER310 bez potreby špeciálneho predhrievania alebo tepelného spracovania po zváraní. Vďaka tomu je praktický pre výrobu mlynov aj pre opravy na poli.

Po druhé, osvedčený výkon v širokej škále prostredí rafinérií.Incoloy 890 nazbieral desaťročia skúseností v teréne v oblasti ohrievačov ropy, vákuových ohrievačov, ohrievačov koksu a reformovacích ohrievačov. Funguje spoľahlivo v celom rozsahu obsahov síry (0,5–3,0 %), teplôt (1200–1650 stupňov F / 649–899 stupňov) a podmienok tepelných cyklov. Tento rozsiahly záznam dáva rafinérskym inžinierom istotu pri špecifikovaní zliatiny. Naproti tomu vyššie{10}}zliatiny kremíka, ako je Incoloy 832, majú obmedzenejšiu históriu v teréne a sú zvyčajne vyhradené pre najextrémnejšie podmienky.

Po tretie, nákladová-efektívnosť v porovnaní so superzliatinami na báze niklu-.V prostrediach, kde je silná sulfidácia, môžu niektorí inžinieri zvážiť zliatiny na báze pevného niklu-, ako sú Inconel 600 alebo Incoloy 800H. Tieto zliatiny však majú svoje vlastné problémy so sulfidáciou-zliatiny s vysokým-niklom môžu vytvárať sulfidy niklu s nízkou teplotou topenia- (Ni₃S₂, bod topenia 1179 stupňov F / 637 stupňov), ktoré spôsobujú katastrofickú kvapalnú- fázu sulfidácie. Incoloy 890 s vyváženým obsahom niklu (32 – 35 %) sa tomuto problému vyhýba a zároveň poskytuje vynikajúcu odolnosť voči sulfidácii za nižšiu cenu ako zliatiny na báze niklu-. Cena zliatiny Incoloy 890 je zvyčajne 2-3 krát vyššia ako cena 310H, ale iba 0,6-0,8 krát vyššia ako cena pevných zliatin niklu, čo z nej robí ekonomický upgrade.

Porovnanie výkonu v typickej prevádzke ohrievača rafinérie (1500 stupňov F / 816 stupňov, palivo s 2% síry):

Typické aplikácie:Sálavé sekcie rafinérskej ropy a vákuového ohrievača, rúrky oneskoreného ohrievača koksu, vrkôčiky a rozdeľovače reformerových ohrievačov, napájacie-výmenníky tepla odpadovej vody (vysoko{1}}teplotná strana) a rúrky-prehrievača uhoľnej elektrárne (stredná sulfidácia).

---

5. Otázka: Aké sú kritické požiadavky na zváranie rúr Incoloy 832 oproti rúram Incoloy 890?

A:Zváranie Incoloy 832 a Incoloy 890 si vyžaduje pozornosť rôznym problémom: Vysoký obsah kremíka v Incoloy 832 vytvára riziko praskania za tepla a sigma fázy, zatiaľ čo Incoloy 890 je zhovievavejší, ale stále vyžaduje správnu techniku.

Pre potrubie Incoloy 832 (vysoký obsah kremíka, vysoký obsah chrómu):

Vysoké riziko praskania za tepla a tvorby sigma fázy.Obsah kremíka 1,5 – 2,5 %, zatiaľ čo je prospešný pre odolnosť voči sulfidácii, predstavuje značné problémy pri zváraní. Kremík znižuje teplotu topenia filmov na hraniciach zŕn, čím zvyšuje náchylnosť k praskaniu za tepla. Preventívne opatrenia zahŕňajú:

Nízky tepelný príkon:Maximálna interpass teplota: 250 stupňov F (121 stupňov). Tepelný príkon obmedzený na 15–30 kJ/palec (6–12 kJ/cm). Používajte iba navliekacie korálky-bez tkania.

Čistota je dôležitá:Kontaminácia sírou, fosforom a meďou z rezných kvapalín, značkovacích pier alebo manipulačných nástrojov výrazne zvyšuje riziko praskania. Používajte špeciálne kefy a brúsne kotúče z nehrdzavejúcej ocele.

Predhriatie:Zvyčajne sa to nevyžaduje, ale mierne predhriatie na 200–300 stupňov F (93–149 stupňov) môže znížiť tepelné gradienty a riziko praskania.

Obmedzenie:Minimalizujte obmedzenie zvaru. Použite vhodné-medzery a umožnite voľný pohyb zostavy.

Výber prídavného kovu:PoužiteER310aleboER309výplne z nehrdzavejúcej ocele. Pre čo najlepšiu odolnosť voči sulfidácii,ER310(25–28 % Cr). Niektoré špecializované plnivá s vysokým-silikónom existujú, ale sú dostupné len zriedka. Nikdy nepoužívajte nízko{5}}zliatinové plnivá alebo niklové{6}}plnivá s nízkym obsahom chrómu.

Tepelné spracovanie po-zvare (vo všeobecnosti sa neodporúča):Roztokové žíhanie pri teplote 1950–2050 stupňov F (1066–1121 stupňov) by obnovilo ťažnosť, ale je nepraktické pre zváranie v teréne a môže spôsobiť deformáciu. Väčšina komponentov Incoloy 832 sa používa v-zvarenom stave, čo akceptuje určité zníženie ťažnosti.

Pre potrubie Incoloy 890 (stredný kremík):

Dobrá zvárateľnosť so štandardnými opatreniami.Nižší obsah kremíka Incoloy 890 (0,3–0,8 %) výrazne uľahčuje zváranie ako u Incoloy 832. Platia štandardné postupy zvárania austenitickej nehrdzavejúcej ocele.

Výber prídavného kovu:PoužiteER310ako preferované plnivo.ER309je prijateľné pre menej náročnú službu. Plnivo by sa malo zhodovať s vysokým obsahom chrómu základného kovu (25–28 %) pre optimálnu odolnosť voči sulfidácii.

Ovládanie prívodu tepla:Maximálna interpass teplota: 300 stupňov F (149 stupňov). Tepelný príkon obmedzený na 25–45 kJ/palec (10–18 kJ/cm). Vyšší prívod tepla môže spôsobiť precipitáciu karbidu chrómu na hraniciach zŕn (senzibilizáciu), čo môže znížiť odolnosť voči sulfidácii, ale je menej kritické ako pri korózii vo vode.

Pred-čistenie zváraním:Čistite acetónom alebo špeciálnou kefou z nehrdzavejúcej ocele. Odstráňte všetky nečistoty z uhlíkovej ocele, aby ste zabránili degradácii povrchu počas prevádzky pri vysokých-teplotách.

Tepelné spracovanie po-zvare (nevyžaduje sa):Incoloy 890 sa používa v-zvarenom stave. Rozpúšťacie žíhanie po zváraní by obnovilo maximálnu odolnosť voči sulfidácii, ale je nepraktické a zriedkavo špecifikované.

Kritické upozornenia:

Pre Incoloy 832:Táto zliatina je neúprosná. Zvárajte iba kvalifikovanými postupmi. Vyhnite sa všetkým zdrojom kontaminácie sírou-dokonca aj zvyšky z označovacích pier môžu spôsobiť praskliny. Zvážte alternatívne metódy spájania (napr. zváranie s ER310 s následným uvoľnením napätia) pre kritické komponenty. Niektorí výrobcovia vyžadujú 100% rádiografickú kontrolu všetkých zvarov kvôli riziku prasknutia.

Pre Incoloy 890:Nepoužívajte -plnidlá s nízkym obsahom chrómu (308L, 316L)-vytvárajú slabý článok pre útok sulfidácie. Nepoužívajte nadmerný prívod tepla-zvýši sa tým citlivosť tepelne-ovplyvnenej oblasti a zníži sa odolnosť proti korózii. Aj keď je zhovievavejšia ako 832, na správnej technike stále záleží.

Kvalifikačné požiadavky:

Pre obe zliatiny pri vysokoteplotnej sulfidizácii by mala kvalifikácia zváracieho postupu zahŕňať testovanie pri zvýšenej -teplote. Hoci neexistuje štandardný kodifikovaný test, mnohí prevádzkovatelia rafinérií vyžadujú:

Mikroskopia priečneho rezu na overenie, či nedochádza k praskaniu za tepla alebo sigma fáze

Testovanie tvrdosti (zvyčajne menšie alebo rovné 95 HRB alebo ekvivalent)

Voliteľné: vystavenie simulovanému procesnému plynu pri teplote, aby sa overilo, že zóna zvaru sa nestane preferovaným miestom útoku

Porovnávacia tabuľka: